Новые данные о живых ископаемых животных и их использование на уроках географии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Использование данных современной биогеографии в преподавании географии в средней школе как один из способов активизации мыслительной деятельности учащихся

1.2 Использование литературных данных о сохранившихся вымерших организмах как способ повышения интереса к изучению предмета

2. Материалы и методика исследования

3. Результаты исследования

3.1 Банк данных по древним живым и вымершим организмам, использованный на уроках географии

3.2 Изучение эффективности использованных дополнительных данных

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Как известно, судьбы наук складываются по - разному. Вот уже, кажется, более четырех тысячелетий развивается математика без крупных кризисов и взрывов. Химия пережила несколько революций и даже изменила имя (прежде она именовалась алхимией).

А вот география словно плывет по волнам, от расцветов к периодам застоя. Несколько десятилетий назад она едва вовсе не прекратила существование, как действующая наука, распавшись на ряд дисциплин, но вдруг возродилась, обретя новую цель - исследование гомеостазиса биосферы [1].

География - один из интереснейших предметов, изучаемых в средней школе. Поскольку именно этот предмет знакомит учащихся с различными регионами нашей родной планеты Земля, и дает представление о том, что планета наша богата не только ископаемыми, используемые человеком как энергетические ресурсы, но она чрезвычайно богата видовым разнообразием растительного и животного мира. И это разнообразие, с которым знакомятся учащиеся, создает чувство ответственности за сохранение всего ошеломляющего разнообразия жизни.

Знание континентов, морей, океанов, а также растительного и животного населения позволяют учащимся считать своим домом не только свое жилище, но и всю нашу планету. А это в свою очередь еще раз увеличивает ответственность человека, за сохранение многообразие животных и растений.

Очень нужными и полезными являются уроки географии, на которых изучается биосфера в целом. Здесь необходимо отметить, что биосфера, как оболочка жизни на нашей планете, детально изучается на уроках биологии, а также на уроках физической географии в 6 - х классах. Эта тема имеет значение, поскольку ей предшествует изучение материала по воздействию человека на окружающую среду - в сельском хозяйстве, в различных видах производства.

Процесс привыкания к новым представлениям определяет всю историю естественных наук. Как когда - то сказал М.Планк, «ученые не меняют взглядов, они просто умирают», а новые поколения со школьной скамьи привыкают к новым взглядам [2].

В настоящее время существуют факты, свидетельствующие о том, что данные были гораздо более обширными, чем это указывается в учебниках по географии средней школы.

Нам надо признать печальную истину, что история может быть подобна статистике: все может быть доказано; любая ложная версия прошлого может сохраняться сколь угодно долго, пока исключаются все нежелательные данные. В некоторые общепринятые трактовки доисторического прошлого человечества вложено так много средств и ученых репутаций стольких людей, что их упрямо сохраняют, невзирая даже на неуклонно растущий вал противоречащих им данных. И более того, сторонники общепринятых трактовок используют всякую возможность, чтобы громче и чаще, чем их оппоненты, заявить о своих взглядах. Что, разумеется, отнюдь не способствует каким - либо поискам истины.

Наука демонстрирует довольно схожую ситуацию. Большинство людей забывают, что в основе своей она является всего лишь методологией, способом познания. Ее выводы не «истины», а, по сути - статистические аппроксимации, приблизительные соответствия. Если нечто случается 100 раз, то предполагается, что оно случится и 101 раз - или 1000 раз. А если - в одном из этих 100 или 1000 раз - происходит нечто другое, тогда этот единичный случай исключается как аномальный и потому нерелевантный, не имеющий значения. Он выводится за рамки исследований и со временем забывается [3].

Актуальность данной работы определяется тем, что новые, раннее почти не появлявшиеся в СМИ данные, действует как фактор, увеличивающий кругозор учащихся в отношении не только ныне живущих, но и вымерших организмов. Кроме того, данные об организмах, считающихся вымершими, но в ряде случаев сохранившиеся до наших дней, значительно повышают интерес к географии как к школьному предмету, а также стимулирует учащихся к выполнению самостоятельных работ в виде докладов, сообщений, рефератов. Все это способствует развитию чувства любви к Планете Земля как родному дому.

Цель работы: собрать банк данных по вымершим животным и, изучив календарные планы по географии, вставить эти данные для использования на различных этапах уроков и внеклассной работы учащихся.

Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературные источники, а также материал из Интернета по теме исследования;

2. Выбрать из данных источников в необходимом объеме новый материал;

3. Изучить календарные планы и определить темы уроков, на которых можно использовать новый материал;

4. Проверить усвоение нового материала;

5. Составить для проверки усвоения нового материала и повышения интереса к урокам географии тесты;

6. Составить перечень докладов, сообщений, рефератов, по ныне живущим и вымершим организмам, в различных регионах земли.

1. Литературный обзор

1.1 Использование данных современной биогеографии в преподавании географии в средней школе как один из способов активизации мыслительной деятельности учащихся

В своей книге «География жизни» Нейл У.Т. [4] задается вопросам о том, что, почему растения и животные тех мест, где мы живем, нередко имеют ближайших родичей в лесах, горах и реках очень далеких стран? Почему многие земноводные, например, хорошо известная всем жаба, казалось бы, мало приспособленные для преодоления различных естественных барьеров, распространены на земном шаре более широко, чем многие млекопитающие и птицы? Как повлияли древние геологические события на распространение современных организмов? Насколько велика область влияния законов биогеографии?

Биогеография - чрезвычайно многосторонний предмет, и самые необычайные научные открытия могут быть сделаны, казалось бы, в малоподходящих для этого местах.

С точки зрения Нейла У.Т., было бы ошибочно игнорировать деятельность человека как фактор, влияющий на распространение животных и растений. Повсюду как на суше, так и в пресных водах и в районе материковой отмели человек меняет окружающую среду так, как ему необходимо в данный момент. Этим он часто содействует распространению одних организмов и уменьшению численности многих других. Ресурсы всего мира используются все больше и больше на благо человека. Поэтому весьма вероятно, что выживут, по крайней мере, на суше и в пресных водах, лишь такие виды животных, которых человек употребляет в пищу, держит для забавы дома, охотится на них или использует в качестве декоративных. Участки естественного ландшафта будут сохранены нетронутыми только потому, что человеку они нужны для охоты, рыбной ловли, занятий водным спортом, экскурсий, свадебных путешествий, занятия живописью и для отдыха…

Как отмечает Калесник С.В. [5], в наше время почти все знают, что каждый вид растений и животных в своем распространении ограничен определенной местностью.

Круг биогеографических проблем не ограничивается только вопросами разобщенных областей распространения.

Проблемы биогеографии чрезвычайно увлекательны, и, не менее увлекательно их решение.

Итак, каким бы необычным ни было распространение каких-либо растений или животных, всегда можно найти аналогичные примеры. Так, распространение лягушки может быть сходно с распространением черепахи, аллигатора -- с рыбой, тритона -- с деревом, папоротником или насекомым. Короче говоря, существуют типы распространения животных и растении. Для того чтобы в этом разобраться, биогеограф пользуется данными различных областей наук. Его интересует и современный климат и геология, условия естественной среды в далекие века и ископаемые организмы, океанография и биология самих животных и растений. А так как сравнительно мало исследователей интересуются растениями и животными в одинаковой мере, то биогеография иногда делится на зоогеографию, изучающую распространение животных, и фитогеографию, изучающую распространение растений. Однако есть много различных животных и растений, характеризующихся одинаковыми ареалами, и изучением одной группы организмов может оказаться ключом к пониманию распространения совершенно других организмов. Таким образом, успехи биогеографического исследования в большой степени зависят от широты кругозора исследователя.

Согласно Нейлу У.Т, надо было исследовать мир, открыть большинство из существующих на Земле животных и растений и хотя бы приближенно наметить границы географического распространения каждого вида, прежде чем дать основные черты их географического распространения. Но даже, если все это было бы сделано, биогеография как наука не могла бы двигаться вперед без правильной классификации животных и растений. В основе биогеографии лежит таксономия - наука о классификации.

Австралия является родиной многих сумчатых, примитивных млекопитающих, которые обычно рождают детенышей недоношенными и затем вынашивают их в сумке. Высшим, так называемым плацентарным млекопитающим, рождающим детенышей обычным путем, почти не удалось достигнуть этого обособленного материка. Местными плацентарными млекопитающими в Австралии являются только прекрасно летающие летучие мыши, великолепно плавающие тюлени, живущие в море различные китообразные и дельфины, дюгони -- родственные нашим ламантинам или морским коровам, большое количество крыс и мышей, предки которых, вероятно, достигли Австралии на плавучих стволах деревьев, и, вероятно, завезенная доисторическим человеком и потом одичавшая собака динго.

Однажды в 1888 г. управляющий молочной фермой в Идракова проследил в центральной части Австралийского континента цепочку странных следов, ведущую через песчаную равнину к зарослям акации, и, в конце концов, поймал маленькое животное, напоминающее крота. Его сильные плоские передние лапы, снабженные крепкими когтями, служили ему отличным приспособлением для рытья ходов в земле, глаза были скрыты под кожей, на месте ушных раковин были просто отверстия, кончик мордочки был покрыт ороговевшим слоем кожи. Этот зверек со светлой блестящей, словно молескин или тонкий плюш, шкуркой очень напоминал обычных кротов Европы и Северной Америки и еще больше златокрота Южной Африки; последний также имеет ороговевший слой кожи на мордочке, и светлую окраску шерсти.

По всем вышеназванным признакам найденный крот должен был бы считаться австралийским видом семейства, до сих пор существовавшего только в Южной Африке. Подобное решение было равносильно признанию того, что австралийские виды происходят из единой группы кротов. Но кроты - плацентарные млекопитающие, и обнаружить их в Австралии - событие поистине удивительное. Такие животные не летают и не плавают. Если в древние времена кроты все же проникли в центральные части Австралийского материка, почему десятки плацентарных млекопитающих не использовали тот же самый путь? Прошло некоторое время, и кто - то все же заметил, что самка австралийского крота имеет сумку, обращенную отверстием назад и, таким образом, приспособленную к тому, чтобы в нее не забивался песок, когда животное роет норы. Последующее более тщательное анатомическое исследование показало, что этот маленький зверек, несмотря на его внешность и повадки, близок отнюдь не кротам и что его надо считать настоящим сумчатым животным, принадлежащим к фауне Австралии. Будучи правильно классифицированным, австралийский крот больше не является загадкой для биогеографов.

По словам Ермолаева М.М.[6], прежде чем решать проблемы распространения растений и животных, надо сначала выявить их точные родственные взаимосвязи, то есть классифицировать их.

Классификация почти также стара, как и сам язык: доисторический человек, вероятно, делил животных на две категории: на тех, которых можно есть, и на тех, которые кусаются. В наше время народы некоторых племен, стоящих еще на низком уровне развития культуры, подчас проявляют изумительные способности к точной классификации местных животных и растений.

Важно не только открыть новые виды и определить их место в системе, но и хотя бы приблизительно наметить границы ареалов.

Ареалы обычно устанавливаются людьми, не специально интересующимися биогеографией в целом, но исследующими распространение и систематику какой - либо группы растений и животных.

В XX в. было сделано много интересных открытий. В лесах Африки был обнаружен окапи -- животное, родственное жирафу: в центральной части Камбоджи-- гигантский дикий бык купрей; в восточной части бассейна центрального Конго -- павлин, о существовании которого в этих местах узнал один из орнитологов, увидевший перо этой птицы в головном уборе туземцев. Среди других недавно вновь открытых видов надо упомянуть крокодила из Новой Гвинеи, впервые описанного по двум черепам из общинного дома; белую слепую саламандру, извлеченную из глубокого артезианского колодца в штате Джорджия (США); крупную рыбу латимерию -- представительницу очень древней группы рыб, впервые пойманную тралом у берегов Южной Африки. Говоря о низших животных, необходимо упомянуть моллюска Neopilina, найденного на дне океана на очень большой глубине и являющегося представителем давно вымершей фауны; погонофор - животных морских глубин, несколько напоминающих червей, снабженных щупальцами, но лишенных пищеварительного тракта; белого слепого речного рака, найденного на сводах подводных пещер Флориды. Из растений надо сказать о метасеквойе - великолепном древнем дереве, найденного в нескольких долинах центрального Китая.

Большинство ареалов растений и животных наносится на карту не абсолютно точно, а приблизительно. Однако это обстоятельство не мешает биогеографам решать многие вопросы. Так, разделение суши на определенные биогеографические области было проведено главным образом на основании имеющихся данных о распространении позвоночных животных (млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных и рыб) и цветковых растений, поскольку эти группы лучше всего изучены как с таксономической точки зрения, так и с точки зрения их распространения.

Ареал вида отражает в основном современные условия среды, но в какой - то степени он может отражать и различные экологические условия, существовавшие в прошлые времена.

Согласно Бергу Л.С.[7], континенты образуют одну большую систему, поэтому нетрудно понять, каким образом группа наземных животных за довольно большой промежуток времени смогла расселиться почти по всему земному шару. При этом нельзя забывать о таком факторе, как климаты прошлого, которые позволяли заселять места, которые ныне в силу своих весьма суровых климатических условий являются весьма негостеприимными.

По сути дела, на протяжении веков менялся не только климат, одновременно с ним изменялись, и соотношения моря и суши. Отдельные участки суши то поднимались вверх, то опускались вниз в ответ на движения земной коры и что моря становились то более мелководными, то более глубоководными в зависимости от опусканий и поднятий морского дна и таяния полярных ледяных шапок. На протяжении многовековой истории Земли многие перешейки опустились, превращаясь в проливы, и многие проливы поднялись, образуя перешейки [8].

Не приходится сомневаться, что между распространением растений и животных существует определенная связь. На низменной прибрежной равнине США растет не только болотный кипарис и капустная пальма, но также водятся и аллигатор, и водяной щитомордник. Великие равнины ассоциируются не только с волнующимся морем трав, но и с живущими там луговыми собачками и зайцами. А юго - западные пустыни и полупустыни США известны в равной мере такими животными, как гила монстр, пустынная игуана чуквала, наземная кукушка, гремучая змея, и такими растениями, как опунция и древовидная юкка.

Первые исследователи, изучавшие распространение организмов (флора плюс фауна), начали с фауны, полагая, что животные представляют собой более ценный биогеографический материал, чем растения. И действительно, два участка территории, отделенные каким-либо барьером, отличаются друг от друга больше своей фауной, чем флорой, поскольку семенные растения преодолевают барьеры быстрее, чем позвоночные животные. Но не все высшие растения распространяются с одинаковой легкостью, и уже ранние исследователи справедливо утверждали, что территория с определенной фауной должна иметь хотя бы несколько характерных флористических элементов [9].

Ученые уже давно предпринимали попытки подразделить фаунистические области и подобласти на более мелкие единицы, которые они называли провинциями. Впоследствии эти подразделения были возведены в ранг биотических провинций, но само понятие, вкладываемое в этот термин, существенно не изменилось.

У первых исследователей подход к определению ареала был чисто таксономическим: они выделяли территорию как особую единицу в том случае, если для нее были характерны особые виды, роды и семейства. Теоретически биотическую провинцию до сих пор также определяли, исходя из состава ее фауны и флоры, но в настоящее время ученые считают, что необходимо учитывать и такие особенности, как тип формации, климаксную растительность, физиографию и почвы.

Как считает Миллер Т.[10], изучение биотических провинций шло не таким путем, каким следовало. Оно должно было бы идти по двум направлениям. Одно из них -- подразделение территории на участки, различающиеся по характерным для них семействам, родам и видам растений и животных. И другое -- изучение типов растительных формаций, сукцессии растительности, факторов окружающей среды и распространения животных в связи с типами формаций.

В первом случае подход был бы чисто таксономическим, и были бы выявлены площади эндемизма, а во втором -- экологическим и были бы установлены площади, различающиеся по условиям внешней среды.

Зона жизни - понятие экологическое, поскольку главную роль здесь в качестве фактора окружающей среды играет температура. Но отчасти зона жизни -- это также понятие и таксономическое, так как при выделении зон жизни мы анализируем распространение живых организмов, относящихся к одной таксономической категории -- роду.

Перейдем к другому биогеографическому направлению, имеющему чисто экологический подход. «Экология» -- это термин, происходящий от греческого корня. Он означает «изучение жилища», другими словами, исследование факторов окружающей среды, которые существуют везде, где существуют животные или растения. Сами греки в таком смысле это слово не употребляли. Данный термин впервые был введен в 1869 г. Эрнстом Геккелем, выдающимся зоологом, философом и путешественником. Современная экология определяется как наука, изучающая взаимосвязи между живыми организмами и окружающей их средой, как физической, так и биотической, причем особое значение придается взаимосвязям не только между различными видами, но также и между отдельными представителями одного и того же вида [11].

Почти все, что относится к области экологии, может быть в отдельных случаях полезным и для биогеографов, а некоторые аспекты экологии приобретают для них особенно важное значение при выделении на земном шаре основных биогеографических единиц. При экологическом подходе ученые делят мир на биомы, то есть на регионы, отличающиеся характерными максимальными и минимальными температурами, осадками, а в ряде мест выпадением снега, сезонностью и изменениями продолжительности дня. Взаимодействие этих климатических факторов создает в биоме характерную растительность, которая в свою очередь служит местом обитания определенных животных сообществ. Каждый биом имеет не только свою типичную флору и фауну, но также проходит через целый ряд стадии развития, пока не достигнет нужного равновесия с окружающей его средой.

Но в связи с тем, что биомы группируются по типам (типы биомов), можно сделать краткий обзор как их самих, так и категорий более высокого ранга. Это позволит не только выявить новые факты, но также даст представление о широте и пользе экологического подхода к биогеографии [12].

Наиболее часто употребляющимся биогеографическим подходом является концепция биотических сообществ, на основании которой ученые создали понятие о местообитании, или биотопе, как о среде, обычно занимаемой организмом в пределах его географического распространения. Биотоп лучше всего описывать, придерживаясь названий типов растительности, сложившихся в итоге взаимодействия многих факторов окружающей среды.

На каждой территории, занимаемой определенным типом растительности, обитает характерное сообщество животных и растений, находящихся в сложных взаимоотношениях друг с другом. Каждый участок данного типа растительности представляет поэтому и определенное сообщество организмов.

Занимаясь изучением распространения животных и растений, ученые придерживались и других точек зрения, но они не сильно отличались от концепции систем биомов и биологических сообществ. Но, конечно, каждая биогеографическая схема характеризуется своим особым подходом к анализу распространения живых организмов.

Как пишет Нейл У.Т.[4], если какая - то местность будет подразделена согласно двум различным схемам и в обоих случаях границы некоторых территорий окажутся сходными, то это будет лучшим доказательством характерной особенности данной территории. Например, если при расчленении местности на основе климатических, флористических различий, или же различий растительности, мы получим приблизительные границы растительных провинций, то надо считать, что этим будет трижды утверждено лицо провинции. Кроме того, действительной задачей любого биогеографического подхода является не просто составление карты, но и выявление внешних факторов, создавших различные типы распространения животных и растений. И при решении этой задачи каждый подход, в какой - то мере вносит что - то свое.

Различные биогеографические схемы делят мир на довольно обширные территории. А как обстоит дело с более мелкими подразделениями? Их классификация будет точно такой же, если провести достаточно глубокое исследование по всем направлениям. Что же будут представлять собой конечные единицы при самом детальном разделении мира по его растительности? Это будет чей - нибудь участок леса, пастбище фермера Брауна, пруд старой мельницы, болото у ручья, поле соседа, лес на краю города, озеро, сосновый лес в государственном заповеднике. Если бы весь мир был поделен по своей флоре, то конечные единицы были бы опять те же, так как на чьем то лесном участке растут деревья и кустарники, которых нет на пастбище у Брауна или на полях у Джонса. В то же время на пастбище растут одни травы, а на полях совсем другие, но ни тех, ни других нет, ни на лесном участке, ни в лесу на окраине города.

Каждая из таких небольших площадей хотя бы слегка, но отличается по своей фауне. К тому же в лесу кипит своя жизнь, почти совсем не похожая на жизнь соседних участков. Листья падают и образуют гумус, в котором копошатся насекомые. Насекомых поедают землеройки, которые в свою очередь становятся добычей какой-нибудь совы или змеи. Гусеницы, у которых свои определенные кормовые потребности, поедают листья некоторых растений и превращаются в бабочек, которые затем попадают в ловушку к паукам, растянувшим между ветвями свои сети. Ягоды, гусеницы и пауки служат соблазнительной приманкой для одних птиц и совсем не привлекают других. Короче говоря, участок леса представляет собой целое сообщество в малом масштабе, в некоторой степени независимое от многих других сообществ, находящихся поблизости.

Предельно малое биогеографическое подразделение, так называемый биотоп, - это участок или местоположение, где можно встретить какой - либо особый вид растения или животного.

При всем своем значении в биогеографии современные условия среды не всегда могут объяснить существующее распространение живых организмов.

Многие растения уже давно преодолели на своем пути естественные преграды и достигли тех мест, которые были благоприятны для их существования. Поэтому - то флористические и фитоценотические подразделения соответствуют районам с определенными условиями окружающей среды. А расселение животных происходит гораздо медленнее и иногда позволяет мысленно представить те уже давно исчезнувшие преграды, которые некогда существовали на Земле.

Как отмечает Судо М.М.[13], целый ряд наук занимается непосредственным изучением геологических и климатических событий прошлого Земли и их датировкой, и поэтому открытия, сделанные в области этих дисциплин, можно рассмотреть с точки зрения возможного их применения в биогеографии.

Не все существующие в наше время организмы имеют одно и то же происхождение. Так называемые монеры -- бактерии и сине-зеленые водоросли, которые вполне могли развиться независимо от других организмов, образуют одну линию развития. Протисты -- настоящие водоросли, миксомицеты, грибы и простейшие, возможно, представляют собой вторую линию развития, и существует даже мнение о том, что сами протисты возникли полифилетическим путем. Остальные организмы -- настоящие растения и животные -- развились, очевидно, из протистов.

В книге «Историческая география» Яцунский В.К.[14] отмечает что, история Земли начинается с азойской эры, то есть с продолжительного периода, когда жизни на ней не было. За азойской последовала археозойская эра -- большой период времени, когда в море впервые зародилась и начала развиваться жизнь. Об этой эре мы знаем очень мало. Она могла начаться около четырех с половиной миллиардов лет назад. Самые древние организмы, предположительно это были хрупкие одноклеточные организмы, не оставили различимых следов в археозойских горных породах. В Южной Африке были найдены водорослеподобные ископаемые, возраст которых насчитывает свыше трех миллиардов лет, а в Онтарио были найдены водоросли и грибы, существовавшие около двух миллиардов лет назад.

Приблизительно около миллиарда лет назад некоторые водоросли и бактерии, извлекая известь из воды, начали образовывать защищающие их тела известковые раковины. Об этом нам говорят дошедшие до наших дней ископаемые остатки этих организмов.

За археозоем, который закончился периодом геологических и климатических перемен, последовала протерозойская эра. Протерозойские ископаемые встречаются редко, но в одном из отложений в Австралии они были обнаружены в очень большом количестве. Среди этих ископаемых были найдены останки медуз, кольчатых червей и альционарий (мягких кораллов), а также два удивительных представителя беспозвоночных, не похожих ни на одно из современных животных. Это разнообразие форм морской жизни указывает на длительность их эволюции. Несколько протерозойских ископаемых было найдено также в Южной Африке и в Англии.

Протерозой, как и предшествовавший ему археозой, закончился серьезными геологическими и климатическими переменами. Наступил период, видимо, уже не первого и, безусловно, не последнего в мире широко распространившегося оледенения. А после завершения этого раннего периода оледенения в море возникли новые многочисленные формы жизни, и наступила новая палеозойская эра.

Данные об ископаемых палеозоя многочисленны, и по ним можно хорошо проследить, как эволюционировали живые организмы. Для удобства палеозой разделен на более мелкие подразделения, называемые периодами. Первым периодом палеозоя был кембрий, начавшийся около 600 миллионов лет назад.

Кембрийское море изобиловало простейшими, губками, моллюсками, похожими на моллюсков брахиоподами, голотуриями, морскими звездами и морскими ежами. Морское дно было покрыто граптолитами.

Господствовали в кембрийском море трилобиты -- беспозвоночные с твердым панцирем и членистыми ногами, несколько напоминающие по виду современного мечехвоста. Известно более тысячи ископаемых видов этих животных, поскольку трилобиты были самыми высокоразвитыми организмами своего времени. В конце кембрия возникли все главные беспозвоночные, или низшие типы животных, но позвоночные еще не появились.

Как пишет Войткевич Г.В.[15], кембрийский период существовал приблизительно 500 миллионов лет назад. За ним следовал ордовикский период, в котором появились первые рыбообразные животные -- примитивные бесчелюстные формы. Они несколько напоминали современных миног и миксин, но были снабжены костным панцирем. Однако рыбы в ордовике играли второстепенную роль. Некоторые отложения этого периода, переотложенные реками, содержат фрагментарные останки панцирных рыб. Можно предполагать, что эти самые древние позвоночные развились в пресной воде, тогда как в морских бассейнах все еще господствовали беспозвоночные -- брюхоногие моллюски и кальмароподобные головоногие моллюски, кораллы, губки и мшанки. Самыми высокоразвитыми растениями были крупные морские водоросли. Ни один из организмов в ордовике еще не проник на сушу.

За ордовиком, закончившимся 425 миллионов лет назад, последовал силур. В этом периоде еще существуют трилобиты, но не они уже являются главными представителями фауны. В море господствовали наутилоидеи. Последние были хищными моллюсками, имевшими конусообразную раковину и многочисленные щупальца. Им родственны ныне живущие аргонавты и жемчужные кораблики, или наутилусы. В силурийском периоде еще продолжалось господство брюхоногих, двустворчатых моллюсков, брахиопод, граптолитов, медуз и кораллов.

Примитивные рыбообразные позвоночные продолжали существовать в силурийские времена, но еще не играли большой роли. Среди ископаемых этого периода было найдено животное, родственное современным ланцетникам, которые еще не являются позвоночными, но уже родственны им.

Поздний силур был временем горообразования. Большие цепи гор возникли в Европе. Среди нескольких ветвей панцирных рыбообразных позвоночных, обитающих в водных потоках силурийских гор, возникли разнообразные формы. Когда они погибали, их остатки уносились течением и отлагались в дельтах, но до наших дней в этих отложениях от них сохранились только остатки панцирей.

В силуре эволюционировали морские растения. Некоторые растения вышли на берег, а затем -- и на самую сушу. Это было очень важным шагом, так как растения являются продуцентами, а животные -- только консументами, то есть потребителями, и животные не могли совсем покинуть море и выйти на сушу, пока на последней не появились растения. Только одно беспозвоночное скорпионообразное животное поселилось на суше незадолго до окончания силурийского периода.

Силур окончился 405 миллионов лет назад, и начался девонский период. В этот период наиболее значительные эволюционные сдвиги произошли у примитивных рыб. В течение девона рыбы становятся очень разнообразными и господствуют как в морских, так и в пресных водах.

В этом периоде выявились шесть главных линий, по которым эволюционировали рыбы. Представителями первой из них были панцирные бесчелюстные рыбы, существовавшие с силурийских времен. Представителями второй -- панцирные, но обладавшие челюстями рыбы, которые недолго просуществовали после девона. Представителями третьей -- рыбы, обладавшие скорее хрящевым, чем костным скелетом и являвшиеся предшественниками акул и скатов. Представителями четвертой линии -- двоякодышащие рыбы, существующие и по сей день. Представители пятой линии, обладающие костным скелетом и мясистыми лопастными плавниками, являлись предками латимерии -- «живого ископаемого». И, наконец, представители шестой линии эволюции девонских рыб были предками костистых рыб, которые в наши дни широко распространены во всех водах.

Условия среды девонского периода, очевидно, благоприятствовали переходу живых существ на сушу и существованию их вне воды. Этот период характеризуется быстрым развитием наземных растений. В девоне возникли растения, напоминающие современные хвощи и папоротники, размножающиеся при помощи переносимых ветром спор, а другие -- при помощи семян особого рода.

Девон еще не закончился, а на суше уже обосновалось несколько групп животных. Это были клещи, многоножки и насекомые, питающиеся растениями. Позвоночные были представлены на суше амфибиями, которые произошли от кистеперых рыб и были похожи на саламандр необычно больших размеров.

После девона, закончившегося 345 миллионов лет назад, последовал каменноугольный период, названный так потому, что в болотах, существовавших во второй половине этого периода, образовалось много залежей каменного угля. Отложения каменноугольного периода в Северной Америке делятся на две системы. Первая из них называется миссисипской. Ее характеризует известняк, образовавшийся в мелководных морских бассейнах из мельчайших раковин фораминифер -- группы простейших животных. Во времена, соответствующие миссисипской системе, еще процветали брахиоподы, морские лилии и моллюски. Трилобиты и панцирные рыбы как челюстные, так и бесчелюстные, почти совсем исчезли, но зато наступил расцвет акул.

Вторая система карбона - пенсильванская. В это время на Земле произошли большие изменения: дно мелководных морей поднялось, а многие части суши опустились до уровня моря. Образовались обширные болота. Цветковых растений на Земле еще не было.

В этот период появились хищные насекомые, питавшиеся своими растительноядными сородичами. Среди них встречались стрекозы с размахом крыльев до 29 дюймов. Появились и пауки. Живущие в болотах амфибии дали много новых форм и достигли расцвета своего эволюционного развития. Некоторые амфибии, выйдя на сушу, превратились в рептилий. В одной из угольных шахт в Линтоне, штат Огайо, было найдено несколько типов древних рептилий, а также переходных форм между амфибиями и рептилиями. Отложения, в которых они были найдены, относятся к середине пенсильванской системе. Первые рептилии относятся к более раннему пенсильванскому времени.

За каменноугольным периодом наступил пермский, что произошло около 280 миллионов лет назад. Почти на том же самом месте, где позднее возникли Альпы, Скалистые горы и Аппалачи, поднялись цепи гор, образовались пустыни, наступали и отступали ледники. Проходили тысячелетия, горы разрушались до основания, а породы, из которых они были сложены, отлагались на больших пространствах. В пермском периоде исчезают многие организмы и приходят в упадок древовидные папоротники.

Биогеография стремиться объяснить, почему любой организм или таксономическая группа распространены, так или иначе.

Как утверждает Шмальгаузен И.И.[16], распространение вида или группы животных или растений зависит от времени и места их происхождения. Так, плацентарные млекопитающие эволюционировали на северных континентах уже после того, как Австралия стала обособленным материком, и поэтому в Австралию проникли только те плацентарные млекопитающие, которые могли до нее доплыть, или долететь, или пересечь морское пространство на плавучих растительных островках или стволах деревьев. Приведем такой пример: гремучие змеи эволюционировали на Мексиканском нагорье, но в другие районы проникли сравнительно недавно. Это объясняется, возможно, тем, что за все время их существования в прошлом Берингов мост ни разу не поднимался над уровнем моря и гремучим змеям не представилось удобного случая и подходящих условий окружающей среды, чтобы достичь других частей света. Таким образом, распространение живых организмов зависит от факторов, которые могут быть названы эволюционными.

Организмы реагируют на окружающую среду по-разному, и поэтому препятствие, которое мешает распространению одних видов, может быть весьма благоприятно для расселения других. Например, расселению одного вида может помешать горная цепь, в то время как другой вид, встретив на определенной высоте условия, пригодные для его обитания, может расселиться по этой горной цепи на целую тысячу миль. Короче говоря, на распространение могут влиять наследственные факторы -- анатомические, физиологические и поведенческие особенности организмов. Наследственные факторы заслуживают дальнейшего обсуждения. В отличие от пресмыкающихся и амфибий млекопитающие и птицы имеют внутренний терморегуляционный механизм, позволяющий им поддерживать определенную температуру тела, и поэтому они обычно лучше переносят холод, чем пресмыкающиеся и амфибии. Это не означает, что все млекопитающие и птицы -- животные холодовыносливые, напротив, некоторые из них не выдерживают и самого незначительного охлаждения. Но в то же время многие млекопитающие и птицы живут в высоких широтах Арктики, где не могут существовать ни пресмыкающиеся, ни амфибии; даже в тайгу проникает очень незначительный процент пресмыкающихся и амфибий [17].

Птицы, по крайней мере, большинство из них, могут летать, и потому они способны добираться до островов, расположенных далеко от материка. Однако очень многие сухопутные птицы характеризуются довольно высокой специализацией, и лишь незначительное их число имеет широкое распространение. Как правило, птицы бывают строго ограничены в своем распространении пищей, местами кормежки птиц, а также местами их гнездования и материалами, употребляемыми для постройки гнезд. Поэтому они не столь уж часто, как считают, преодолевают естественные барьеры. На континентах характер распространения птиц отражает различные черты условий среды в настоящее и древнее время.

Пресмыкающиеся не обладают постоянной температурой тела. Но, несмотря на распространенное мнение, они не абсолютно холоднокровны и на ощупь не всегда кажутся холодными. Это происходит потому, что пресмыкающимся вообще свойственно принимать температуру окружающей среды. Однако змеи и ящерицы, которые составляют 95% ныне живущих пресмыкающихся, поддерживают более высокую и поразительно устойчивую температуру своего тела. Достигают они этого тем, что ограничивают свою активность, придерживаясь мест, в которых преобладает определенная температура, и времени, когда преобладает определенная температура.

Короче говоря, выживание вида в любой области обитания может в большей степени определяться потребностями его более ранней, чем поздней, стадии развития. Это обстоятельство имеет чрезвычайно важное значение для биогеографии: если у любого вида потребности ранней стадии выше, чем у поздней, то ареал вида будет приурочен к местам обитания, которые отвечают потребностям ранней стадии. Этот вывод не удивит садовода, которому известно, что он может пересадить в свой сад много видов растений, которые ему не удается выращивать из семян. Но биологи, как правило, не уделяли достаточно большого внимания различиям в потребностях молодых и взрослых организмов.

Как отмечает Блютген И.[18], помимо эволюционных и наследственных факторов, влияющих на распространение, имеются также и факторы внешней среды. Важную роль в распространении играет конфигурация массивов суши и морей. Большое значение имеют также климатические факторы: температура, осадки, ветер и свет.

Ветер главным образом воздействует на распространение посредством изменения температуры и влажности, а также распределения выпадения осадков. Иногда ограничивать распространение некоторых жизненных форм растений может и сила ветра. Например, на Фолклендских островах деревья не растут из-за частых и сильных ветров. Во многих местностях мира отдельные виды растений сильно страдают от повреждений, которые наносит им ветер, и они растут только там, где имеются защищенные места. Как уже упоминалось в связи с наследственными факторами, некоторые плоды или семена растений имеют приспособления, облегчающие их рассеивание ветром.

О свете в качестве фактора, связанного с распространением, ограниченное освещение в лесу влияет на состав растений, которые могут там расти. Однако свет влияет на распространение более «деликатным» образом.

Продолжительность дня может влиять также на широтное распространение животных. Например, большинство позвоночных животных размножаются не в любое время года, а имеют ясно ограниченный сезон размножения. Временная приуроченность цикла размножения, который в известной мере представляет результат внутреннего физиологического ритма животного, обычно определяется и каким-либо внешним стимулом. Этим стимулом обыкновенно является продолжительность дня. Многих распространенных певчих птиц, которые по поговорке вьют гнезда весной, можно заставить гнездиться в любое время года, даже посреди зимы. Достигнуть этого можно путем дополнительного искусственного освещения, воспроизводящего возрастающую продолжительность весеннего дня. (В США фермеры-птицеводы издавна осенью и зимой применяют искусственное освещение, чтобы заставить кур нестись в необычные для них сезоны.) Свет в качестве стимула размножения, вероятно, имеет большее значение для млекопитающих и птиц, чем для других позвоночных животных, на которых больше влияет температура. Необходимо отметить, что, если размножение животного вызывается в конечном итоге светом, его организм отзывается не на количество получаемого освещения, а на день ото дня меняющееся количество этого освещения. Но на распространение растений и животных влияют не только климатические факторы.

Большую роль в распространении растительности играют химические свойства почвы. Так, болотные растения часто нуждаются в повышенно кислой, а лесные растения в умеренно кислой почве. Садоводы кладут специальное кислое удобрение под азалии, камелии, остролисты и магнолии, культурные разновидности которых являются потомками лесных растений. Фермеры в США добавляют в некоторые почвы известь, чтобы снизить кислотность и получить повышенный урожай некоторых культур. Вокруг новых домов иногда бывает трудно вырастить кусты. Это зависит от того, что частички известкового раствора и бетона делают почву чаще не кислой, а сильнощелочной.

У очень многих растений -- сосны, дуба, бука, красного клена, наземных орхидей, вертляницы, горечавки, азалии, рододендрона и разных вересков -- наблюдается тесная связь между их корнями и некоторыми почвенными грибами. При этом образуется особая структура, называемая микоризой. Это -- объединение гифов гриба и клеток растения-хозяина. Микориза, что означает «гриб-корень», образуется также путем контакта гриба с разными низшими растениями. По-видимому, растение-хозяин получает от гриба азот и некоторые соли, а гриб в свою очередь питается органическими соединениями, получаемыми от хозяина. Микоризные грибы требуют, кислую, иногда даже чрезвычайно кислую почву. Исключительная приуроченность какого-либо растения к кислой почве может иногда отражать потребности гриба. В качестве примера можно привести виды рода черник, брусник, рододендронов и азалий. Тесная взаимосвязь существует между представителями семейства бобовых и некоторыми бактериями. Эти бактерии живут в клубеньках, образующихся на корнях растений, и изменяют почву, делая азот более доступным для растений. Этот вид деятельности бактерий может добавить более 250 фунтов азота, доступного для высших растений на 1 акр земли. В отличие от микоризных грибов бактерии не выносят очень кислых почв.

Иногда какое-нибудь растение или животное исчезает из определенной местности, потому что его поражают болезни. Наиболее известным примером является в этом случае американский каштан, который был внезапно охвачен поражающим это растение грибковым заболеванием. В настоящее время нескольким видам американских ильмов угрожает голландская ильмовая болезнь. Муха цеце и болезнь, которую она переносит, делают некоторые части Центральной Африки непригодными для обитания ряда местных животных и, конечно, во многих местностях препятствуют разведению домашнего скота.

Распространение животных бывает ограничено также их пищевым рационом. Ярким примером может служить коала, или австралийский «игрушечный медвежонок», который питается листьями определенных видов эвкалиптов и поэтому не может жить за пределами области распространения этих деревьев.

Потенциально важным в изменении распространения любых организмов, по-видимому, является один тип биотических взаимодействий между видами: речь идет о межвидовой конкуренции. Между видами растений идет борьба за жизненное пространство, влагу, питательные вещества в почве, за привлечение насекомых - опылителей и за свет, который обеспечивает процессы фотосинтеза. А среди животных идет конкуренция за пищу, убежища, территорию, места и материал для гнездования или логовищ, а также за овладение лимитированными условиями существования.

Таким образом, распространение организмов изменяется под влиянием взаимодействия эволюционных, наследственных факторов и факторов среды.

Как предполагает Львович М.И.[19], с позиций биогеографии трудно определить, где кончается суша и начинается море. Поэтому для удобства за границу, отделяющую море от суши, принимают отметку высшего уровня воды во время прилива. Распространение живых организмов на границе суши и моря лучше всего проследить при внимательном исследовании флоры и фауны, какого - либо определенного места.

В биогеографии особенно существенно разграничить стоячие и текучие воды, ибо условия существования в каждой из этих сред весьма различны. В малопроточных водоемах или в водоемах со стоячей водой развивается планктон, который, как и в океане, состоит из диатомовых водорослей и мягких зеленых организмов, способных к фотосинтезу. Планктонные продуценты в стоячей воде играют очень важную роль, ибо они не только являются основой многих «пищевых цепей», но и снабжают воду кислородом в дневное время. В текучих водах, где сообщество планктона отсутствует, единственными продуцентами являются растения либо укореняющиеся, либо закрепившиеся каким - либо способом в грунте.

Что можно сказать о человеке как о биогеографическом факторе? Человек может изменить черты распространения животных, возникшие в результате совместного действия эволюционных, наследственных факторов и факторов среды. Как говорится, природа предполагает, а человек располагает.

Ареал любого организма отражает эволюционные и наследственные факторы, а также факторы внешней среды. Человек не может изменить эволюционные факторы, но часто вмешивается в естественный ход событий, переселяя виды растений и животных далеко от мест их естественного обитания [20].

Много охотничьей дичи и рыбы для спортивной ловли, а также диких и пушных зверей было переселено из их естественных местообитаний в различные районы мира. Далеко от родных мест (в результате интенсивной мировой торговли) обосновались ярко окрашенные аквариумные рыбки. Так, несколько живородящих карпозубых рыбок, относящихся к центральноамериканским видам, было получено Калифорнийским аквариумом посылкой с Филиппинских островов. Оказалось, что они были выпущены там, на волю в окрестностях города Манилы любителем - аквариумистом, который сам получил эту рыбку из Африки. Рыбку гамбузию, родиной которой являются восточные и центральные районы США, стали разводить в водоемах всего земного шара для борьбы с комарами.

Бактерии, грибы, зеленые водоросли, жгутиковые, корненожки, споровики, турбеллярии, трематоды, ленточные черви, круглые черви, улитки, слизни, земляные черви, иксодовые клещи, гамазовые клещи, пауки, крабы, речные раки, тизануры, тараканы, клопы, книжные вши, пухоеды, жуки, мухи, комары, муравьи, пчелы, блохи, дневные бабочки, ночные бабочки, эктопроктные мшанки и множество различных растений -- все они были также распространены с помощью человека.

Этот список мог бы быть гораздо обширнее, если бы интродуц ированным (ввезенным) видам не было иногда трудно или просто невозможно обосноваться на новом месте. В США в охотничьих целях было завезено более 250 чужеземных видов птиц. Какое обилие сорняков, и все они в основном европейского происхождения! Подсчитано, что 70% мировых вредителей растений и животных приобрели такую репутацию только после переселения на новые места, куда их обычно завозили или для украшения, или в надежде, что они окажутся полезными. Европейского кролика стали разводить в Австралии, чтобы получать мясо и пушнину. Однако через 50 лет количество кроликов достигло 2 миллиардов: они уничтожали дикие растения и сельскохозяйственные культуры, выпивали всю воду из небольших водоемов и заметно изменили естественный ландшафт на большой территории [21].

В конце концов, с кроликами стали вести борьбу, заражая их вирусными болезнями. Однако нет гарантии в том, что не может появиться популяция кроликов, устойчивых к этому заболеванию. Азиатская мангуста была завезена на остров Ямайка для борьбы с неядовитыми змеями и крысами, уничтожающими сахарный тростник. Но мангуста «занялась» водяной дичью, птицами, гнездящимися на земле, и курами. А после исчезновения птиц стали гибнуть местные растения и посевы сельскохозяйственных культур, уничтожаемые непомерно размножившимися насекомыми. Эти примеры прекрасно иллюстрируют взаимосвязь, которая существует между растениями и животными.

Человек также уничтожил много растений и животных. Сильнее всего пострадала биота США. В Европе за всю ее долгую историю от первобытных времен до наших дней был полностью истреблен лишь один вид позвоночных -- тур -- предок нашего крупного домашнего рогатого скота. Достигнув Северной Америки, европейцы, опьяненные богатствами ее природы, стали уничтожать млекопитающих, птиц и рыб.

Человек может также изменять наследственные свойства организмов. Чаще всего это происходит непреднамеренно, как, например, в случае с устойчивостью к вирусным заболеваниям австралийских кроликов. Широкое применение ДДТ постепенно приводит к выживанию мух, обладающих большой устойчивостью к этому препарату; в результате появляются, и Человек может также изменять наследственные свойства организмов. Чаще всего это происходит непреднамеренно, как, например, в случае с устойчивостью к вирусным заболеваниям австралийских кроликов. Широкое применение ДДТ постепенно приводит к выживанию мух, обладающих большой устойчивостью к этому препарату;

Согласно Козлову В.И.[22], тысячелетиями человек целенаправленно руководил и содействовал ускорению эволюции многих животных и растений,- превращая их в культурные или домашние виды, совершенно непохожие на своих предков. Большинство садовых цветов было выведено путем отбора по признакам, отсутствующим у их диких прототипов. Растения, измененные человеком, редко распространяются без посторонней помощи. Часто в лесу или в поле можно встретить старую усадьбу с заброшенным садом, где только несколько цветущих фруктовых деревьев продолжает борьбу с вторжением дикой растительности. В противоположность растениям домашние животные часто дичают. В ряде районов на юге США существенный вред наносят одичавшие свиньи.